졸-겔 공정을 조절하여 TiO2 polymeric 졸과 colloidal 졸을 제조하였으며, polymeric 졸을 이용하여 제조한 시편은 300 ℃ 열처리한 경우에서 아나타제 결정상을 형성하였고, colloidal 졸의 경우는 100 ℃부터 아나타제 결정상을 형성 하였다. 박막의 평탄도(RMS ...
졸-겔 공정을 조절하여 TiO2 polymeric 졸과 colloidal 졸을 제조하였으며, polymeric 졸을 이용하여 제조한 시편은 300 ℃ 열처리한 경우에서 아나타제 결정상을 형성하였고, colloidal 졸의 경우는 100 ℃부터 아나타제 결정상을 형성 하였다. 박막의 평탄도(RMSroughness)는 열처리 온도에 따라 polymeric 졸을 코팅한 경우 4.14 30.8 Å의 값을 나타내었으며, colloidal 졸이 코팅된 경우는 37.2 53.5 Å의 값을 나타냄으로써 colloidal 졸을 코팅하였을 때 polymeric 졸을 코팅한 경우보다 평탄도 값이 크게 측정되었다. 메틸렌블루 수용액을 이용한 열처리 온도에 따른 광촉매 산화 효율 측정 결과, polymeric 졸 용액을 코팅한 시편의 경우는 열처리 온도가 높을수록 광산화 효율이 점차 증가하여 400 ℃에서 80 % 이상, 600 ℃에서 88.8 %의 산화 효율을 나타내었다. 한편, colloidal 졸 용액을 코팅한 시편의 경우는 100 ℃부터 80% 이상의 산화 효율을 나타내어 400 ℃에서 97.5 %로 가장 크게 나타났으며, 그 이상의 온도에서는 산화 효율이 다시 감소하였다. 각 시편의 최고 분해효율을 갖는 시편을 비교해본결과 colloidal 졸이 코팅된 시편이 polymeric 졸이 코팅된 시편보다 초기 10분부터 120분까지 대략 10% 정도의 차이를 보이며, colloidal 졸 용액을 코팅한 시편이 우수하게 평가되었다. 광촉매의 산화 효율은 결정상의 형성과 평탄도(RMS roughness) 값에 의존함을 알 수 있었다.SiO2의 첨가량을 0 70 wt.%의 범위에서 변화시켜 TiO2-SiO2 colloidal 졸을 제조한 결과, SiO2의 첨가량이 증가할수록 광촉매 산화 효율은 감소하였으며, SiO2의 첨가량이 50%일때, 광촉매 산화 효율이 92 %를 나타내었다.관능기 내부에 공명구조를 가지는 아민계 유기 화합물과 이와 반응할 수 있는 기능성 그룹을 가진 실란(silane)을 반응시켜 유기-무기 하이브리드 접착력 증진제(AdhesionPromoter)를 합성한 후, TiO2-SiO2 colloidal 졸과 접착력 증진제가 결합된 TiO2-SiO2-Adhesion Promoter 졸을 제조하였다. 제조된 졸을 플라스틱 기판에 코팅하여 시편을 제조한 후 광촉매 성능과 기계적 특성을 관찰하였다. 메틸렌블루를 이용한 산화 효율은 2시간 반응 후에 90% 이상으로 나타났고, 접촉각을 이용한 친수성은 자외선(UV) 램프 1시간 조사 후 5o 이하로 측정되어 TiO2 colloidal 졸 및 SiO2-TiO2 colloidal 졸의 경우와 비슷한 결과를 나타냄으로써, 접착력 증진제(adhesion promoter) 첨가에 따른 광촉매 성능 저하는 없었다. 기계적 특성 평가 결과, 유리 및 알루미늄 기판에 코팅한 결과와 동등 이상의 접착력을 나타내었고, 연필 경도는 HB로 코팅하지 않은 기판과 비슷한 경도를 나타내었다. 내열성 시험, 내한성 시험, 냉열 반복 시험, 촉진 내후성 시험에서도 박막의 균열이나 탈리가 관찰되지 않음으로써 기계적 특성 향상을 이룰 수 있었다.
졸-겔 공정을 조절하여 TiO2 polymeric 졸과 colloidal 졸을 제조하였으며, polymeric 졸을 이용하여 제조한 시편은 300 ℃ 열처리한 경우에서 아나타제 결정상을 형성하였고, colloidal 졸의 경우는 100 ℃부터 아나타제 결정상을 형성 하였다. 박막의 평탄도(RMS roughness)는 열처리 온도에 따라 polymeric 졸을 코팅한 경우 4.14 30.8 Å의 값을 나타내었으며, colloidal 졸이 코팅된 경우는 37.2 53.5 Å의 값을 나타냄으로써 colloidal 졸을 코팅하였을 때 polymeric 졸을 코팅한 경우보다 평탄도 값이 크게 측정되었다. 메틸렌블루 수용액을 이용한 열처리 온도에 따른 광촉매 산화 효율 측정 결과, polymeric 졸 용액을 코팅한 시편의 경우는 열처리 온도가 높을수록 광산화 효율이 점차 증가하여 400 ℃에서 80 % 이상, 600 ℃에서 88.8 %의 산화 효율을 나타내었다. 한편, colloidal 졸 용액을 코팅한 시편의 경우는 100 ℃부터 80% 이상의 산화 효율을 나타내어 400 ℃에서 97.5 %로 가장 크게 나타났으며, 그 이상의 온도에서는 산화 효율이 다시 감소하였다. 각 시편의 최고 분해효율을 갖는 시편을 비교해본결과 colloidal 졸이 코팅된 시편이 polymeric 졸이 코팅된 시편보다 초기 10분부터 120분까지 대략 10% 정도의 차이를 보이며, colloidal 졸 용액을 코팅한 시편이 우수하게 평가되었다. 광촉매의 산화 효율은 결정상의 형성과 평탄도(RMS roughness) 값에 의존함을 알 수 있었다.SiO2의 첨가량을 0 70 wt.%의 범위에서 변화시켜 TiO2-SiO2 colloidal 졸을 제조한 결과, SiO2의 첨가량이 증가할수록 광촉매 산화 효율은 감소하였으며, SiO2의 첨가량이 50%일때, 광촉매 산화 효율이 92 %를 나타내었다.관능기 내부에 공명구조를 가지는 아민계 유기 화합물과 이와 반응할 수 있는 기능성 그룹을 가진 실란(silane)을 반응시켜 유기-무기 하이브리드 접착력 증진제(Adhesion Promoter)를 합성한 후, TiO2-SiO2 colloidal 졸과 접착력 증진제가 결합된 TiO2-SiO2-Adhesion Promoter 졸을 제조하였다. 제조된 졸을 플라스틱 기판에 코팅하여 시편을 제조한 후 광촉매 성능과 기계적 특성을 관찰하였다. 메틸렌블루를 이용한 산화 효율은 2시간 반응 후에 90% 이상으로 나타났고, 접촉각을 이용한 친수성은 자외선(UV) 램프 1시간 조사 후 5o 이하로 측정되어 TiO2 colloidal 졸 및 SiO2-TiO2 colloidal 졸의 경우와 비슷한 결과를 나타냄으로써, 접착력 증진제(adhesion promoter) 첨가에 따른 광촉매 성능 저하는 없었다. 기계적 특성 평가 결과, 유리 및 알루미늄 기판에 코팅한 결과와 동등 이상의 접착력을 나타내었고, 연필 경도는 HB로 코팅하지 않은 기판과 비슷한 경도를 나타내었다. 내열성 시험, 내한성 시험, 냉열 반복 시험, 촉진 내후성 시험에서도 박막의 균열이나 탈리가 관찰되지 않음으로써 기계적 특성 향상을 이룰 수 있었다.
Titanium dioxide polymeric sol and colloidal sol were synthesized via sol-gel process. TiO2 thin films prepared using polymeric sol showed the anatase phase at 300℃. In case of the colloidal sol, the anatase phase began to form at 100℃. Surface roughness of the TiO2 thin films ranged from 0.414nm to...
Titanium dioxide polymeric sol and colloidal sol were synthesized via sol-gel process. TiO2 thin films prepared using polymeric sol showed the anatase phase at 300℃. In case of the colloidal sol, the anatase phase began to form at 100℃. Surface roughness of the TiO2 thin films ranged from 0.414nm to 3.08nm and from 3.72nm to 5.35nm for polymeric sol and colloidal sol, respectively. Photocatalytic decomposition efficiency was measured using methylene blue solution. Photocatalytic decomposition efficiency of thin films prepared using polymeric sol increased with increasing heat-treatment temperature; 80% at 400℃ and 88.8% at 600℃. On the other hand, in case of colloidal sol, the TiO2 thin films showed 80% of photocatalytic decomposition efficiency at 100℃ and 97.5% at 400℃, respectively. At the temperature above 400℃, the, photocatalytic efficiency decreased. The colloidal sol-coated specimen showed 10% higher photocatalytic efficiency from the initial 10min to 120min as compared with the polymeric sol-coated specimen in case of the maximum photocatalytic efficiency.The photocatalytic decomposition efficiency exhibited the dependence on the formation of anatase phase and the surfase roughness. The colloidal sol consisted of anatase nano-crystals less than 10nm in size without regard to precursors used, which were confirmed by X-ray diffraction and transmission electron microscopy. The photocatalytic decomposition efficiency decreased with the addition of SiO2 up to 70wt% to the colloidal sol and showed 92% of photocatalytic efficiency for the addition of 50% SiO2.Reaction between an armin-organic compound with the resonant structure in the ligands and silane with functional ligands gave rise to organic-inorganic hybrid adhesion promoter. TiO2-SiO2 colloidal sol with the hybrid adhesion promoter was coated on plastic substrates, and their photocatalytic decomposition efficiency and mechanical properties were investigated. Decomposition efficiency of methylene biue was higher than 90% and the contact angle measured after the illumination of UV light for an hour was less than 5o. The reduction of photocatalytic decomposition efficiency depended on the addition of the adhesion promoter.Adhesion properties of the specimen coated on plastic substrates were found similar to those on glass and aluminum substrates. The pencil hardness of the samples was HB, similar to those of bare plastic substrates. Improvement in the mechanical properties were achieved because cracks and delamination were not observed even after thermal resistance test, cold resistance test, thermal cycling reliability, and accelerated UV aging test.
Titanium dioxide polymeric sol and colloidal sol were synthesized via sol-gel process. TiO2 thin films prepared using polymeric sol showed the anatase phase at 300℃. In case of the colloidal sol, the anatase phase began to form at 100℃. Surface roughness of the TiO2 thin films ranged from 0.414nm to 3.08nm and from 3.72nm to 5.35nm for polymeric sol and colloidal sol, respectively. Photocatalytic decomposition efficiency was measured using methylene blue solution. Photocatalytic decomposition efficiency of thin films prepared using polymeric sol increased with increasing heat-treatment temperature; 80% at 400℃ and 88.8% at 600℃. On the other hand, in case of colloidal sol, the TiO2 thin films showed 80% of photocatalytic decomposition efficiency at 100℃ and 97.5% at 400℃, respectively. At the temperature above 400℃, the, photocatalytic efficiency decreased. The colloidal sol-coated specimen showed 10% higher photocatalytic efficiency from the initial 10min to 120min as compared with the polymeric sol-coated specimen in case of the maximum photocatalytic efficiency.The photocatalytic decomposition efficiency exhibited the dependence on the formation of anatase phase and the surfase roughness. The colloidal sol consisted of anatase nano-crystals less than 10nm in size without regard to precursors used, which were confirmed by X-ray diffraction and transmission electron microscopy. The photocatalytic decomposition efficiency decreased with the addition of SiO2 up to 70wt% to the colloidal sol and showed 92% of photocatalytic efficiency for the addition of 50% SiO2.Reaction between an armin-organic compound with the resonant structure in the ligands and silane with functional ligands gave rise to organic-inorganic hybrid adhesion promoter. TiO2-SiO2 colloidal sol with the hybrid adhesion promoter was coated on plastic substrates, and their photocatalytic decomposition efficiency and mechanical properties were investigated. Decomposition efficiency of methylene biue was higher than 90% and the contact angle measured after the illumination of UV light for an hour was less than 5o. The reduction of photocatalytic decomposition efficiency depended on the addition of the adhesion promoter.Adhesion properties of the specimen coated on plastic substrates were found similar to those on glass and aluminum substrates. The pencil hardness of the samples was HB, similar to those of bare plastic substrates. Improvement in the mechanical properties were achieved because cracks and delamination were not observed even after thermal resistance test, cold resistance test, thermal cycling reliability, and accelerated UV aging test.
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#졸-겔법 광촉매 아나타제 polymeric 졸 colloidal 졸 접착력 증진제(Adhesion Promoter) 유기-무기 하이브리드 sol-gel process TiO2 SiO2 photocatalyst anatase polymeric sol colloidal sol Adhesion promotor organic-inorganic hybrid
학위논문 정보
저자
권철한
학위수여기관
연세대학교 대학원
학위구분
국내박사
학과
세라믹공학과
지도교수
윤기현
발행연도
2004
총페이지
x, 131장
키워드
졸-겔법 광촉매 아나타제 polymeric 졸 colloidal 졸 접착력 증진제(Adhesion Promoter) 유기-무기 하이브리드 sol-gel process TiO2 SiO2 photocatalyst anatase polymeric sol colloidal sol Adhesion promotor organic-inorganic hybrid
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